DE102018219336A1

DE102018219336A1 - Ladesystem und Verfahren für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102018219336A1
Application number: DE102018219336.3A
Authority: DE
Inventors: Ho Joon Shin; Joo Young Park; Yong Jae Lee; Sung Kyu Kim; Su Hyun Bae
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US20190315234A1; CN110386006B; US10857898B2; CN110386006A; KR102542948B1; KR20190119778A

Abstract

Ein Ladesystem für ein Fahrzeug beinhaltet: einen Stromsender, der Strom zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs sendet; einen Lader, der einen Drei-Phasen-Motor und Umrichter beinhaltet und Strom aus dem Stromsender empfängt; einen Eingangsspannungs-Rechenprozessor, der eines einer Vielzahl vorbestimmter Lastverhältnisse auswählt und einen Wert einer dem Lader zugeführten Eingangsspannung berechnet, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; einen Eingangsstrom-Rechenprozessor, der einen Wert eines Eingangsstroms berechnet, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des Stroms, der durch den Stromsender gesendet wird; eine Stromsendesteuerung, welche den am Lader einzugebenden berechneten Eingangsstrom anweist; und eine Ladesteuerung, welche die Batterie des Fahrzeugs, die zu laden ist, anweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Ladesystem und Verfahren für ein Fahrzeug und genauer auf ein Ladesystem und Verfahren, die zum Reduzieren von Stromwelligkeit (ripple) in der Lage sind, die während eines SchnellLadeprozesses einer Batterie für ein Fahrzeug erzeugt wird.
HINTERGRUND
Ökologisch freundliche Fahrzeuge wie etwa Elektrofahrzeuge (EVs) und Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) verwenden eine Elektrofahrzeug-Zufuhrausrüstung (EVSE), die an einer Ladestation installiert wird, um eine Batterie zu laden.
Einer der wichtigsten Indizes bei der EVSE, welche den konventionellen Motorumrichter verwendet, ist die Ladeeffizienz und eine Variable, welche die größten Effekte auf die Ladeeffizienz haben, ist Welligkeit eines Ladestroms und eines Motorstroms. Da die Ladeeffizienz eines Ladesystems abnimmt, wenn die Amplitude des Ripple-Stroms ansteigt, sollte der Ripple-Strom soweit als möglich reduziert werden.
Aus dem Grund, wurde gemäß dem Stand der Technik, wie in 1 illustriert, durch zusätzliches Verbinden eines Induktors Lch mit einem Neutralanschluss des Motors die Welligkeit des Ladestroms und des Motorstroms während des Ladens reduziert. Jedoch gibt es beim Verfahren, wie oben beschrieben, eine Beschränkung, dass die Kosten steigen und eine Größe aufgrund des zusätzlichen Induktors vergrößert wird. Zusätzlich wurde als anderes Verfahren gemäß dem Stand der Technik, wie in 2 illustriert, die Welligkeit des Stromes während des Ladens durch Verwenden von drei getrennten Induktoren und drei parallelen Boost-Wandlern zusammen mit einem verhobenen PWM-Schaltschema reduziert. Jedoch, anders als die konventionellen drei parallelen Boost-Verstärker, welche die drei getrennten Induktoren verwenden, hat ein Mehr-Eingabe-Ladesystem eine Beschränkung darin, dass eine Tendenz variieren kann, weil jede Phase einen Motor verwendet, die einander beeinträchtigen. Die als Stand der Technik beschriebenen Inhalte sind nur bereitgestellt worden, um beim Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Offenbarung zu unterstützen und sollten nicht als entsprechend dem Stand der Technik angesehen werden, der üblichen Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Ladesystem und Verfahren für ein Fahrzeug bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Stromwelligkeit, die während eines raschen Ladeprozesses des Fahrzeug erzeugt wird, zu reduzieren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Ladesystem für ein Fahrzeug: einen Stromsender, der Strom zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs sendet; einen Lader, der einen Drei-Phasen-Motor und einen Umrichter, der mit dem Drei-Phasen-Motor verbunden ist, beinhaltet und den aus dem Stromsender gesendeten Strom aufnimmt, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden; einen Eingangsspannungs-Rechenprozessor, der eines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen auswählt und einen Wert einer dem Lader zugeführten Eingangsspannung berechnet, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; einen Eingangsstrom-Rechenprozessor, der einen Wert eines Eingangsstroms berechnet, der am Lader eingegeben wird, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des Stroms, der durch den Stromsender gesendet wird; eine Stromsendesteuerung, welche den berechneten Eingangsstrom anweist, am Lader aus dem Stromsender eingegeben zu werden; und eine Ladesteuerung, welche die Batterie des Fahrzeugs anweist, geladen zu werden, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs.
Der Lader kann einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator enthalten, die parallel zum Umrichter verbunden sind; ein zweites Relais das mit einem Neutralanschluss des Drei-Phasen-Motors verbunden ist; und ein erstes Relais und ein drittes Relais, die mit dem Umrichter verbunden sind.
Der Umrichter kann ein Drei-Phasen-Signal aus dem Drei-Phasen-Motor über eine Vielzahl von Antriebselementen, die miteinander verbunden sind, empfangen.
Der Stromsender kann einen, Strom bereitstellenden Stromgenerator; und ein dritten Kondensator und einen vierten Kondensator, die parallel zum Stromgenerator verbunden sind, enthalten.
Die Ladesteuerung kann das erste Relais und das dritte Relais verbinden, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung gleich dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Die Ladesteuerung kann den Eingangswert über den Umrichter verstärken, durch Verbinden des zweiten Relais und des dritten Relais, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Die Ladesteuerung kann jeweils drei Impulsbreiten-Modulations-(PWM)-Signale mit dem ausgewählten Lastverhältnis einer Vielzahl von Antriebselementen des mit den entsprechenden Phasen des Drei-Phasen-Motors verbundenen Umrichters bereitstellen, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Die drei PWM-Signale können alle eine Phasendifferenz von 120° aufweisen.
Die Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen kann 0, 1/3, 2/3 und 1 enthalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Schnellladeverfahren für ein Fahrzeug: Bestimmen von Ladestrom, der aus dem Stromsender bereitgestellt wird, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden; Auswählen eines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen und Berechnen eines Wertes einer Eingangsspannung, die dem Lader bereitgestellt wird, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; Berechnen eines Wertes eines Eingangsstroms, der am Lader eingegeben wird, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des Stroms, der aus dem Stromsender bereitgestellt wird; Anweisen des berechneten Eingangsstroms, der am Lader aus dem Stromsender einzugeben ist; und Anweisen der Batterie des Fahrzeugs, geladen zu werden, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs.
Das Schnellladeverfahren für ein Fahrzeug kann weiter das Neuberechnen der Eingangsspannung und des Eingangsstromes und Steuern der neuberechneten Eingangsspannung und des Eingangsstroms, die am Lader einzugeben sind, beinhalten, wenn Ladestrom in einem Prozess verändert wird, in welchem die berechnete Eingangsspannung und Eingangsstrom an dem Lader eingegeben werden aus dem Stromsender, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einer konventionellen Ausführungsform illustriert.
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einer anderen konventionellen Ausführungsform illustriert.
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
4 ist ein Diagramm, das ein Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Signal, das einem Antriebselement eines Umrichters bereitgestellt wird, der mit jeder der Phasen eines Drei-Phasen-Motors verbunden ist, und eine gemeinsame Modus-Spannung entsprechend im Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
5 ist ein Diagramm, das ein, einem Antriebselement eines mit jeder der Phasen eines Drei-Phasen-Motors verbundenen Umrichters bereitgestelltes PWM-Signal, und eine gemeinsame Modus-Spannung entsprechend, im Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
6A bis 6D sind Diagramme, die Simulationsergebnisdaten illustrieren, die Welligkeiten eines Motorstroms, eines Eingangsstroms, einer Eingangsspannung und eines Leckstroms in einem Fall zeigen, in welchem drei PWM-Signale mit einem Lastverhältnis von 1/3 und jeweils eine Phasendifferenz von 120°C aufweisend, einem Umrichter bereitgestellt werden.
7A bis 7D sind Diagramme, die Simulationsergebnisdaten illustrieren, die Welligkeiten eines Motorstroms, eines Eingangsstroms, einer Eingangsspannung und eines Leckstroms in einem Fall zeigen, in welchem die drei PWM-Signale mit einem Lastverhältnis von 2/3 und jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisend, einem Umrichter bereitgestellt werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Schnellladeverfahrens für ein Fahrzeug gemäß seiner Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Mehr-Eingangsladesystem und Verfahren für ein ökologisches Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Ladesystems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert, 4 ist ein Diagramm, das ein Impulsbreiten-Modulations-(PWM)-Signal illustriert, das einem Antriebselement eines Umrichters bereitgestellt wird, der mit jeder der Phasen eines Drei-Phasen-Motors im Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, 5 ist ein Diagramm, das ein PWM-Signal illustriert, das einem Antriebselement eines Umrichters bereitgestellt wird, der mit jeder der Phasen eines Drei-Phasen-Motors im Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verbunden ist, 6A-6D sind Diagramme, die Simulationsergebnisdaten illustrieren, die Welligkeiten eines Motorstroms, eines Eingangsstroms, einer Eingangsspannung und eines Leckstroms in einem Fall zeigen, in welchem drei PWM-Signale mit einem Lastverhältnis von 1/3 und jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisend einem Umrichter bereitgestellt werden und 7 ist ein Diagramm, das Simulationsergebnisdaten illustriert, die Welligkeiten eines Motorstroms, eines Eingangsstroms und eines Leckstroms in einem Fall zeigen, in welchem drei PWM-Signale mit einem Lastverhältnis von 2/3 und jeweils einer Phasendifferenz von 120° aufweisend, einem Umrichter bereitgestellt werden.
Wie in 3 illustriert, kann ein Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Stromsender 100, einen Lader 200, einen Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300, einen Eingangsstrom-Rechenprozessor 400, eine Stromsendesteuerung 500 und eine Ladesteuerung 600 aufweisen. Hier sind der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300, der Eingangsstrom-Rechenprozessor 400, die Stromsendesteuerung 500 und die Ladesteuerung 600 Hardware-Vorrichtungen, die mit einem Prozessor 10 verbunden oder darin eingebettet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Prozessor 10 eine Hardware-Vorrichtung und kann eine Zentraleinheit (CPU) innerhalb eines Computers sein, der die Anweisungen eines Computerprogrammes ausführt, durch Durchführen der grundlegenden Arithmetik, Logiksteuerung der Eingabe/Ausgabe (E/A)-Operationen, die durch die Anweisungen spezifiziert sind, ausführt, der in der Lage ist, ein oder mehrere der elektrischen Systeme in einem Fahrzeug zu steuern. Der Prozessor 10 kann auch eine Elektroniksteuereinheit (ECU) sein oder mit der in dem Fahrzeug installierten ECU kommunizieren.
Der Stromsender 100 dient dazu, Strom zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs bereitzustellen. Spezifisch kann der Stromsender 100 einen Stromgenerator 110, der den Strom bereitstellt, und einen dritten Kondensator C3 und einen vierten Kondensator C4, die parallel zum Stromgenerator 110 verbunden sind, beinhalten.
Der Lader 200 wird mit dem aus dem Stromgenerator 110 bereitgestellten Strom versorgt, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden. Spezifisch kann der Lader 200 einen Drei-Phasen-Motor 210, einen Umrichter 220, der mit dem Drei-Phasen-Motor 210 verbunden ist, einen ersten Kondensator C1, der parallel zum Umrichter 220 verbunden ist, einen zweiten Kondensator C2, ein zweites Relais R2, das mit einem Neutralanschluss des Drei-Phasen-Motors 210 verbunden ist und ein erstes Relais R1 und ein drittes Relais R2, die mit dem Umrichter 220 verbunden sind, enthalten, wie in 3 illustriert. Hier kann der Umrichter 220 ein Drei-Phasen-Signal aus einem Drei-Phasen-Motor 210 über eine Vielzahl von Antriebselementen aufnehmen, die miteinander innerhalb des Umrichters 220 verbunden sind. In diesem Fall kann das Drei-Phasen-Signal eine Eingangsspannung und einen Eingangsstrom beinhalten, die an jeder der Phasen des Drei-Phasen-Motors 210 eingegeben werden. Beispielsweise beinhaltet die Vielzahl von Antriebselementen Schaltelemente (IGBT), die wie bekannt in einem Umrichter enthalten sind.
Der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 kann irgendeines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen auswählen. Hier kann die Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen 0, 1/3, 2/3 und 1 beinhalten. Spezifisch kann der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 ein spezifisches Lastverhältnis der Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen basierend auf dem durch den Stromsender 100 bereitgestellten Strom auswählen. Beispielsweise in einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs ausreichend mit nur dem Strom geladen werden kann, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird, kann der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 ein Lastverhältnis von 1 der Vielzahl von Lastverhältnissen auswählen. Mit anderen Worten, gemäß einer Ausführungsform, in einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs eine Batterie von 800V ist und der Stromsender 100 ausreichend Strom bereitstellen kann, um die Batterie von 800V zu laden, kann der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 das Lastverhältnis von 1 auswählen. Das heißt, dass der oben erwähnte Fall einem Fall entspricht, in welchem es nicht notwendig ist, die Spannung durch den Umrichter 220 zu verstärken.
Jedoch, gemäß einer Ausführungsform, in einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs nicht ausreichend mit nur dem Strom geladen werden mag, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird, das heißt in einem Fall, in dem es notwendig ist, die Spannung durch den Umrichter 220 zu verstärken, kann der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 1/3 oder 2/3 auswählen, was ein Lastverhältnis kleiner als 1 ist.
Der Eingangsspannungs-Rechenprozessor 300 kann einen Wert einer Eingangsspannung berechnen, die dem Lader bereitgestellt wird, durch Gleichung 1 unten, basierend auf dem anhand des oben beschriebenen Verfahrens ausgewählten Lastverhältnis und Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs. Beispielsweise in einem Fall, in welchem das ausgewählte Lastverhältnis 1/3 ist und die Batterie des Fahrzeugs eine Batterie von 600V, kann der Wert der dem Lader 200 bereitgestellten Eingangsspannung 200V entsprechend der Gleichung unten sein. $Vin = D X Vbat$

Vin: Eingangsspannung, D: Lastverhältnis, Vbat: Spannung von Fahrzeugbatterie

Wenn der Wert der Eingangsspannung, der basierend auf dem Lastverhältnis und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs berechnet ist, gleich dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist, kann die Ladesteuerung 600 das erste Relais R1 mit dem dritten Relais R3 verbinden, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden. Wie oben beschrieben, entspricht der oben erwähnte Fall einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs ausreichend mit nur dem Strom, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird, geladen werden kann. Spezifischer, gemäß einer Ausführungsform, in einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs eine Batterie von 800V ist, ist das ausgewählte Lastverhältnis 1 und ist der Wert der Eingangsspannung, die entsprechend in Gleichung 1 berechnet wird, 800V, kann die Ladesteuerung 600 mit dem Stromsender 100 verbunden sein und der Batterie des Fahrzeugs in Reihe miteinander, durch Verbinden des ersten Relais R1 und des dritten Relais R3 miteinander, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden.
Andererseits, in einem Fall, in welchem der Wert der basierend auf dem Lastverhältnis berechneten Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist, kann die Ladesteuerung 600 die entsprechende Eingangsspannung durch den Umrichter 220 verstärken, durch Verbinden des zweiten Relais R2 mit dem dritten Relais R3, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden. Wie oben beschrieben, entspricht der oben erwähnte Fall einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs nicht ausreichend mit nur dem Strom geladen werden kann, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird. Spezifischer, gemäß einer Ausführungsform, in einem Fall, in welchem die Batterie des Fahrzeugs eine Batterie von 900V ist, ist das ausgewählte Lastverhältnis 1/3, und ist der Wert der Eingangsspannung, welche gemäß Gleichung 1 berechnet wird, 300V, kann die Ladesteuerung 600 die entsprechende Eingangsspannung durch den Umrichter 220 durch Verbinden des zweiten Relais R2 mit dem dritten Relais R3 verstärken, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden.
Wenn der Wert der basierend auf dem Lastverhältnis und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs berechneten Eingangsspannung kleiner ist als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs, kann die Ladesteuerung 600 jeweils 3 PWM-Signale mit dem zum Zeitpunkt des Berechnens des Wertes der entsprechenden Eingangsspannung ausgewählten Lastverhältnis einer Vielzahl von Antriebselementen innerhalb des Umrichters 220 bereitstellen, die mit den jeweiligen Phasen des Drei-Phasen-Motors 210 verbunden sind. In diesem Fall können die drei PWM-Signale, die jeweils der Vielzahl von Antriebselementen innerhalb des Umrichters 220 bereitgestellt werden, ein ausgewähltes spezifisches Lastverhältnis aufweisen und können jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisen, wie in 4 und 5 illustriert.
Zusätzlich, in einem Fall, in welchem der Wert der berechneten Eingangsspannung kleiner ist als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs, kann das durch die Ladesteuerung 600 ausgewählte Lastverhältnis 1/3 oder 2/3 sein. Das heißt, in dem Fall, in welchem der Wert der berechneten Eingangsspannung kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist, kann die Ladesteuerung 600 die drei PWM-Signale mit dem Lastverhältnis von 1/3 oder 2/3 und jeweils die Phasendifferenz von 120° aufweisend dem Umrichter 220 bereitstellen. In diesem Fall wird der Grund, warum die Ladesteuerung 600 das Lastverhältnis von 1/3 oder 2/3 auswählt, unten detaillierter beschrieben.
Der Eingangsstrom-Rechenprozessor 400 kann einen Wert des Eingangsstroms, der am Lader 200 eingegeben wird, basierend auf dem Wert der berechneten Eingangsspannung und dem Wert des Stroms, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird, nach Berechnen des Werts der Eingangsspannung, berechnen, und die Stromsendesteuerung 500 kann den berechneten Eingangsstrom am Lader 200 aus dem Stromsender 100 eingeben. Hier kann der Eingangsstrom-Rechenprozessor 400 den Wert des Eingangsstroms über Gleichung 2 unten berechnen. $Iin = P / Vin$

Iin: Eingangsstrom, P: durch Stromsender bereitgestellter Strom, Vin: Eingangsspannung

Bezugnehmend auf 3 kann im Ladesystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Fall, in welchem der Stromsender 100 und der Lader 200 miteinander verbunden sind, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden, ein Leckstrom, welcher die Effizienz des Ladesystems reduziert, erzeugt werden. Hier bezieht sich die Ursache des Leckstroms auf eine Frequenz und Amplitude einer gemeinsamen Modus-Spannung Vsn und wenn die Frequenz der gemeinsamen Modus-Spannung Vsn 0 ist, wird der Leckstrom nicht erzeugt. Das heißt, um die Erzeugung des Leckens zu blockieren, ist es notwendig, eine Variation der gemeinsamen Modus-Spannung Vsn nahe an 0 zu machen. Hier kann die gemeinsame Modus-Spannung Vsn, die eine Spannung zwischen Knoten (S und n) ist, eine Spannung zwischen einem Neutralanschluss des Drei-Phasen-Motors 210 und einem virtuellen Neutralanschluss des Gleichstromanschlusses des Umrichters 220 sein.
Spezifischer, bezugnehmend auf 4 bis 7, kann in einem Fall, in welchem die drei PWM-Signale mit dem Lastverhältnis von 1/3, die jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisen, dem Umrichter 220 bereitgestellt werden, oder die drei PWM-Signale mit dem Lastverhältnis von 2/3, die jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisen, dem Umrichter 220 bereitgestellt werden, die gemeinsame Modus-Spannung Vsn auf einem einzelnen Wert gehalten werden. Das heißt, dass die Frequenz der gemeinsamen Modus-Spannung Vsn nahe an 0 ist, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung des Leckstroms während des Ladens der Batterie des Fahrzeugs zu blockieren. Als Ergebnis kann die Effizienz des Ladesystems weiter verbessert werden.
Weiter können, bezugnehmend auf 6 und 7 der Eingabestrom Vin, der Motorstrom und der Leckstrom alle reduziert werden, indem die drei PWM-Signale, welche das Lastverhältnis von 1/3 oder 2/3 aufweisen und die jeweils die Phasendifferenz von 120° aufweisen, dem Inverter bereitgestellt werden. Als Ergebnis kann die Effizienz des Ladesystems verbessert werden.
Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Offenbarung, in dem Fall, bei dem die Batterie des Fahrzeugs nicht mit nur dem Strom, der durch den Stromsender 100 bereitgestellt wird, ausreichend geladen wird, lädt die Ladesteuerung 600 die Batterie des Fahrzeugs über den Verstärkungsprozess unter Verwendung des Umrichters durch Verbinden des zweiten Relais R2 und des dritten Relais R3 miteinander. In diesem Fall kann die Ladesteuerung 600 die Batterie des Fahrzeugs des Verstärkers der Eingangsspannung durch Bereitstellen der drei PWM-Signale, welche das Lastverhältnis von 1/3 oder 2/3 aufweisen und jeweils die Phasendifferenz von 120° aufweisen, dem Umrichter 220 entsprechend dem Wert des durch den Stromsender 100 bereitgestellten Stroms bereitstellen und können alle den Eingangsstrom Vin, den Motorstrom und den Leckstrom während des Ladeprozesses reduzieren. Als Ergebnis kann die Effizienz und Stabilität des Ladesystems weiter verbessert werden.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss eines Schnellladeverfahrens für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. Wie in 8 illustriert, kann ein Schnellladeverfahren für ein Fahrzeug das Bestimmen des Ladestroms, der durch den Stromsender zum Laden der Batterie des Fahrzeugs bereitgestellt ist, Auswählen eines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen und Berechnen eines Wertes einer Eingangsspannung, die dem Lader bereitgestellt wird, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; Berechnen eines Wertes eines Eingangsstroms, der am Lader eingegeben wird, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des aus dem Stromsender bereitgestellten Stroms; und Anweisen des berechneten Eingangsstroms, der am Lader aus dem Stromsender einzugeben ist; und Anweisen der Batterie des Fahrzeugs, die zu laden ist, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs, beinhalten.
Zusätzlich kann das Schnellladeverfahren für ein Fahrzeug weiter das Neuberechnen der Eingangsspannung und des Eingangsstroms und Steuern der neuberechneten Eingangsspannung und des Eingangsstroms, der am Lader einzugeben ist, beinhalten, in einem Fall, in welchem der Ladestrom in einem Prozess geändert wird, in welchem die berechnete Eingangsspannung und der Eingangsstrom an dem Lader aus dem Stromsender eingegeben werden, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden.
Da detaillierte technische Charakteristika in den jeweiligen Operationen des Schnellladeverfahrens für ein Fahrzeug die gleichen sind wie jene des Ladesystems für ein Fahrzeug, wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Offenbarung der während des Schnellladeprozesses der Batterie des Fahrzeugs erzeugte Ripple-Strom reduziert werden, was es ermöglicht, die Ladeeffizienz des Ladesystems weiter zu verbessern.
Zusätzlich wird die Verwendung der Elemente wie etwa Induktor, Kondensator und dergleichen minimiert, wodurch es ermöglicht wird, die Kosten zu reduzieren.
Weiter wird der Leckstrom in dem Schnellladeprozess der Batterie des Fahrzeugs reduziert, was es ermöglicht, die Stabilität des Ladesystems zu verbessern.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, wird es für Durchschnitts-Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die vorliegende Offenbarung verschiedentlich modifiziert und geändert werden kann, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung, wie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Ladesystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen Stromsender, der Strom zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs sendet; einen Lader, der einen Drei-Phasen-Motor und einen Umrichter, der mit dem Drei-Phasen-Motor verbunden ist, beinhaltet und den aus dem Stromsender gesendeten Strom aufnimmt, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden; einen Eingangsspannungs-Rechenprozessor, der eines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen auswählt und einen Wert einer dem Lader zugeführten Eingangsspannung berechnet, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; einen Eingangsstrom-Rechenprozessor, der einen Wert eines Eingangsstroms berechnet, der am Lader eingegeben wird, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des Stroms, der durch den Stromsender gesendet wird; eine Stromsendesteuerung, welche den berechneten Eingangsstrom anweist, am Lader aus dem Stromsender eingegeben zu werden; und eine Ladesteuerung, welche die Batterie des Fahrzeugs anweist, geladen zu werden, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs.
Ladesystem nach Anspruch 1, wobei der Lader beinhaltet: einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator, die parallel zum Umrichter verbunden sind; ein mit dem Umrichter verbundenes erstes Relais; ein mit einem Neutralanschluss des Drei-Phasen-Motor verbundenes zweites Relais; und eine mit dem Umrichter verbundenen drittes.
Ladesystem nach Anspruch 1, wobei der Umrichter ein Drei-Phasen-Signal aus dem Drei-Phasen-Motor über eine Vielzahl von Antriebselementen, die miteinander verbunden sind, empfängt.
Ladesystem nach Anspruch 1, wobei der Stromsender beinhaltet: einen, Strom bereitstellenden Stromgenerator; und ein dritten Kondensator und einen vierten Kondensator, die parallel zum Stromgenerator verbunden sind.
Ladesystem nach Anspruch 2, wobei die Ladesteuerung das erste Relais und das dritte Relais verbindet, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung gleich dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Ladesystem nach Anspruch 2, wobei die Ladesteuerung den Eingangswert über den Umrichter verstärkt, durch Verbinden des zweiten Relais und des dritten Relais, um dadurch die Batterie des Fahrzeugs zu laden, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Ladesystem nach Anspruch 1, wobei die Ladesteuerung jeweils drei Impulsbreiten-Modulations-(PWM)-Signale mit dem ausgewählten Lastverhältnis einer Vielzahl von Antriebselementen des mit den entsprechenden Phasen des Drei-Phasen-Motors verbundenen Umrichters bereitstellt, wenn der berechnete Wert der Eingangsspannung kleiner als der Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs ist.
Ladesystem nach Anspruch 7, wobei die drei PWM-Signale jeweils eine Phasendifferenz von 120° aufweisen.
Ladesystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen 0, 1/3, 2/3 und 1 beinhaltet.
Schnellladeverfahren für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, umfassend: Bestimmen, durch einen Prozessor, von Ladestrom, der aus dem Stromsender bereitgestellt wird, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden; Auswählen, durch den Prozessor, eines einer Vielzahl von vorbestimmten Lastverhältnissen und Berechnen eines Wertes einer Eingangsspannung, die dem Lader bereitgestellt wird, basierend auf dem ausgewählten Lastverhältnis und einem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs; Berechnen, durch den Prozessor, eines Wertes eines Eingangsstroms, der am Lader eingegeben wird, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und einem Wert des Stroms, der aus dem Stromsender bereitgestellt wird; Anweisen, durch den Prozessor, des berechneten Eingangsstroms, der am Lader aus dem Stromsender einzugeben ist; und Anweisen, durch den Prozessor, der Batterie des Fahrzeugs, geladen zu werden, basierend auf dem berechneten Wert der Eingangsspannung und dem Spannungswert der Batterie des Fahrzeugs.
Schnellladeverfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend: Neuberechnen, durch den Prozessor, der Eingangsspannung und des Eingangsstromes und Steuern der neuberechneten Eingangsspannung und des Eingangsstroms, die am Lader einzugeben sind, beinhalten, wenn Ladestrom in einem Prozess verändert wird, in welchem die berechnete Eingangsspannung und Eingangsstrom an dem Lader eingegeben werden aus dem Stromsender, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden.